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Les planètes sont-elles des objets courants dans la Voie Lactée ? Pour répondre à cette question, des astronomes ont observé six années durant des millions d’étoiles, en utilisant la technique des microlentilles gravitationnelles. Ils ont conclu que les planètes en orbites autour des étoiles étaient la règle et non l’exception. Cela suggère que de nombreuses planètes semblables à la Terre pourraient exister et être découvertes dans les années à venir. Le résultat de cette étude sera publié dans la revue Nature du 12 janvier 2012.

Au cours des 16 dernières années, les astronomes ont détecté et confirmé la présence de plus de 700 exoplanètes [1]. A partir de là, une étude statistique est devenue envisageable, afin de répondre à cette question "basique" : à quel point les planètes sont-elles des objets courants dans la Voie Lactée ?

La plupart des exoplanètes connues actuellement ont été trouvées par la détection des effets de leur attraction gravitationnelle sur leur étoile ou par la détection du moment où la planète passe devant son étoile, faisant alors diminuer de manière infime sa luminosité. Ces deux techniques sont plus sensibles aux planètes massives ou proches de leur étoile, ou les deux. De ce fait, de nombreuses planètes ne peuvent pas être ainsi détectées.

Les planètes plus courantes que les étoiles dans notre galaxie

Une équipe internationale d’astronomes a cherché des exoplanètes en utilisant une méthode totalement différente - les microlentilles gravitationnelles. Cette méthode permet de détecter des planètes dont les masses couvrent une large gamme et situées bien plus loin de leur étoile.

Arnaud Cassan (Institut d’Astrophysique de Paris), premier auteur de l’article publié dans Nature, explique : "Nous avons cherché les preuves de la présence d’exoplanètes par la méthode des microlentilles au cours de six années d’observations. Les données que nous avons obtenues montrent de manière remarquable que les planètes sont plus courantes que les étoiles dans notre galaxie. Nous avons également trouvé que les planètes les moins massives, comme les superTerres ou les Neptunes peu massifs, doivent être plus courantes que les planètes les plus massives."

La technique des microlentilles gravitationnelles a permis de détecter des planètes inconnues jusqu’alors

Les exoplanètes ont peu être détectées du fait que le champ gravitationnel de leur étoile, combiné avec celui de planètes potentielles, agit comme une lentille, amplifiant la lumière d’une étoile d’arrière-plan. Si l’étoile qui agit comme une loupe a une planète en orbite autour d’elle, la planète peut avoir un effet détectable sur l’augmentation de luminosité de l’étoile d’arrière-plan.
Les microlentilles constituent un outil très puissant ayant la capacité de détecter des exoplanètes qui ne pourraient être trouvées autrement. Mais il faut toutefois avoir la chance de tomber sur un alignement très rare de l’étoile d’arrière-plan et de l’étoile "loupe" pour qu’un événement de microlentille puisse être vu. Et, il faut également bénéficier d’une circonstance favorable pour détecter une planète au cours d’un tel événement : il faut en effet que le plan de l’orbite de la planète soit vu par la tranche.

Bien que pour ces raisons la détection d’une planète par cette méthode ne soit pas évidente, trois exoplanètes ont effectivement été trouvées en analysant les données obtenues par effet de microlentilles au cours de six années d’observation, par les programmes PLANET [1] et OGLE [2] : une super-Terre [4] et des planètes de masses similaires à celles de Neptune et de Jupiter. D’après les standards de la méthode des microlentilles, c’est un résultat impressionnant. En détectant trois planètes, soit les astronomes ont eu une chance exceptionnelle et ont touché le jackpot, malgré une probabilité énorme de passer à côté de ces planètes avec cette méthode, soit les planètes sont tellement abondantes dans la Voie Lactée que c’était pratiquement inévitable.

De nombreuses planètes semblables à la Terre attendraient d’être découvertes !

Les astronomes ont alors combiné les informations concernant les trois exoplanètes confirmées avec celles de sept autres exoplanètes détectées au cours d’une précédente étude ainsi qu‘avec le nombre considérable de « non-détections » constaté dans ce volume de données représentant six ans d’observation - ces « non-détections » sont tout aussi importantes pour l’analyse statistique et sont bien plus nombreuses. La conclusion est qu’un sixième des étoiles a a pour compagnon une planète géante de type Jupiter, la moitié d’entre elles sont accompagnées d’une planète de la masse de Neptune et deux tiers sont associées à des super-Terres (cousines de la Terre mais 2 à 10 fois plus massives).
La combinaison de tous les résultats laisse fortement supposer qu’une planète au moins gravite autour de chaque étoile. Les planètes sont donc la règle plutôt que l’exception.

A l’opposé de l’idée admise jusqu’alors selon laquelle la Terre serait unique dans notre galaxie, cette étude suggère que de nombreuses planètes semblables à la Terre pourraient exister et être découvertes dans les années à venir.

Video : animation d’artiste représentant comment les planètes communes sont réparties autour de la voie lactée. Les planètes, leurs orbites et leurs étoiles sont toutes largement agrandies. Credit: ESO/M. Kornmesser

Notes
[1] La mission Kepler est en train de découvrir un nombre considérable de "candidats exoplanètes" non compris dans ce nombre.
[2] Probing Lensing Anomalies NETwork. Plus de la moitié des données du programme d’observation PLANET utilisée dans cette étude provient du télescope Danois de 1,54 mètre de l’Observatoire de La Silla de l’ESO.
[3] Optical Gravitational Lensing Experiment.
[4] Une Super-Terre a une masse comprise entre deux et dix fois celle de la Terre. Jusqu’à présent, 12 planètes détectées par la méthode des microlentilles ont été annoncées, utilisant des techniques d’observations variées..

Liens

Une abondante population de planètes, Les planètes autour des étoiles sont la règle et non l‘exception, communiqué de presse de l’ESO du 11 janvier 2012, site internet del’Observatoire Austral Européen (ESO).

L’article scientifique : "One or more bound planets per Milky Way star from microlensing observations", par A. Cassan et al., publié dans l’édition du 12 janvier de la revue Nature

Une planète pour chaque étoile de la Voie Lactée, communiqué de presse du 12 janvier 2012, CNRS

Contacts
Arnaud Cassan
Institut d’Astrophysique de Paris
Université Pierre et Marie Curie , Paris, France
Courriel: cassan@iap.fr

Daniel Kubas
c/o European Southern Observatory
Courriel: dkubas@eso.org

Crédits photographiques
Vue d’artiste représentant les planètes communes réparties autour de la voie lactée. Credit: ESO/M. Kornmesser